JPH10247668A - 半導体装置のボンディング装置 - Google Patents
半導体装置のボンディング装置Info
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- JPH10247668A JPH10247668A JP6918197A JP6918197A JPH10247668A JP H10247668 A JPH10247668 A JP H10247668A JP 6918197 A JP6918197 A JP 6918197A JP 6918197 A JP6918197 A JP 6918197A JP H10247668 A JPH10247668 A JP H10247668A
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- bonding head
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接続バンプ自体の高さによってボンディング
ヘッドとベースとの間の平行出しや面出しを行なえるよ
うにする。 【解決手段】 半導体チップ２は、その裏面側がボンデ
ィングヘッド６に吸着されて水平方向に保持される。ボ
ンディングヘッド６の下方のベース８上には実装基板１
０が載置される。実装基板１０上には半導体チップ２の
バンプ４と接続するために配線パターンや電極１２が形
成されている。バンプ４と電極１２との間のギャップを
検知するために、ボンディングヘッド６とベース８の間
で、ベース８上に載置された実装基板１０の表面に沿っ
て複数の方向に帯状の光ビーム１８を発生する光ビーム
発生手段１４と、光ビーム発生手段１４から発生した透
過光を受光する受光ユニット１６が設けられている。
ヘッドとベースとの間の平行出しや面出しを行なえるよ
うにする。 【解決手段】 半導体チップ２は、その裏面側がボンデ
ィングヘッド６に吸着されて水平方向に保持される。ボ
ンディングヘッド６の下方のベース８上には実装基板１
０が載置される。実装基板１０上には半導体チップ２の
バンプ４と接続するために配線パターンや電極１２が形
成されている。バンプ４と電極１２との間のギャップを
検知するために、ボンディングヘッド６とベース８の間
で、ベース８上に載置された実装基板１０の表面に沿っ
て複数の方向に帯状の光ビーム１８を発生する光ビーム
発生手段１４と、光ビーム発生手段１４から発生した透
過光を受光する受光ユニット１６が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフリップチップボン
ディング、チップのダイボンディング、パッケージや部
品を実装するマウント装置などのボンディング装置に関
し、特に表面側にボンディング用のバンプが形成された
半導体装置をボンディングヘッドによりバンプが形成さ
れた面を下側にして水平方向に保持しつつ降下させ、ベ
ース上に載置された実装基板上に押し当てて半導体装置
のバンプと実装基板の電極とを接続させるボンディング
装置に関するものである。
ディング、チップのダイボンディング、パッケージや部
品を実装するマウント装置などのボンディング装置に関
し、特に表面側にボンディング用のバンプが形成された
半導体装置をボンディングヘッドによりバンプが形成さ
れた面を下側にして水平方向に保持しつつ降下させ、ベ
ース上に載置された実装基板上に押し当てて半導体装置
のバンプと実装基板の電極とを接続させるボンディング
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フリップチップボンディング等を行なう
ボンディング装置では、チップと実装基板との平行度が
要求される。そこで、チップ単位でボンディングヘッド
とベースとの平行出しや面出しを調整する機構を備えた
ものが使用されている。また、チップ単位でボンディン
グ荷重を調整し制御する機構を備えたものも使用されて
いる。
ボンディング装置では、チップと実装基板との平行度が
要求される。そこで、チップ単位でボンディングヘッド
とベースとの平行出しや面出しを調整する機構を備えた
ものが使用されている。また、チップ単位でボンディン
グ荷重を調整し制御する機構を備えたものも使用されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】チップ単位でボンディ
ング荷重を制御するボンディング装置は、接続バンプ自
体の高さをモニターしているのではないので、ボンディ
ング荷重が特定のバンプに集中する不具合が発生するこ
とがある。その場合には、該当箇所のパッド部が損傷を
受けたり、バンプが異常に変形して隣接バンプと短絡す
る不具合が発生し、接続部の信頼性の低下を招く。
ング荷重を制御するボンディング装置は、接続バンプ自
体の高さをモニターしているのではないので、ボンディ
ング荷重が特定のバンプに集中する不具合が発生するこ
とがある。その場合には、該当箇所のパッド部が損傷を
受けたり、バンプが異常に変形して隣接バンプと短絡す
る不具合が発生し、接続部の信頼性の低下を招く。
【０００４】また、ボンディングヘッドとベースとの平
行出しはボンディング装置の製品単位で行なわれたり、
チップ単位で行なわれ、接続点であるバンプそのものに
基づいて行われてはいないため、チップ単位でのボンデ
ィング荷重制御と同様にボンディング荷重が特定のバン
プに集中する不具合が発生することがある。そこで、本
発明は接続バンプ自体の高さによってボンディングヘッ
ドとベースとの間の平行出しや面出しを行なえるように
することを目的とするものである。
行出しはボンディング装置の製品単位で行なわれたり、
チップ単位で行なわれ、接続点であるバンプそのものに
基づいて行われてはいないため、チップ単位でのボンデ
ィング荷重制御と同様にボンディング荷重が特定のバン
プに集中する不具合が発生することがある。そこで、本
発明は接続バンプ自体の高さによってボンディングヘッ
ドとベースとの間の平行出しや面出しを行なえるように
することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】接続バンプ自体の高さに
よってボンディングヘッドとベースとの間の平行出しや
面出しを行なえるようにするために、本発明の第１の局
面は、ボンディングヘッドとベースの間で、ベース上に
載置された実装基板表面に沿って複数の方向に帯状の光
ビームを発生する光ビーム発生手段と、それぞれの光ビ
ーム発生手段から発生した光の透過光又は反射光を受光
する受光手段と、その受光手段の検出信号に基づいて、
降下中の半導体装置のバンプと実装基板の電極との間の
ギャップの不均一さを検出し、そのギャップが均一にな
るようにボンディングヘッド又はベースの傾きを調整す
る調整機構とを備えている。
よってボンディングヘッドとベースとの間の平行出しや
面出しを行なえるようにするために、本発明の第１の局
面は、ボンディングヘッドとベースの間で、ベース上に
載置された実装基板表面に沿って複数の方向に帯状の光
ビームを発生する光ビーム発生手段と、それぞれの光ビ
ーム発生手段から発生した光の透過光又は反射光を受光
する受光手段と、その受光手段の検出信号に基づいて、
降下中の半導体装置のバンプと実装基板の電極との間の
ギャップの不均一さを検出し、そのギャップが均一にな
るようにボンディングヘッド又はベースの傾きを調整す
る調整機構とを備えている。
【０００６】本発明の第２の局面は、ボンディングヘッ
ドとベース間に所定の電圧を印加し電流値を測定する電
流モニタ手段と、その電流モニタ手段の検出信号に基づ
いて、降下中の半導体装置のバンプと実装基板の電極と
の間のギャップの不均一さを検出し、そのギャップが均
一になるようにボンディングヘッド又はベースの傾きを
調整する調整機構とを備えている。
ドとベース間に所定の電圧を印加し電流値を測定する電
流モニタ手段と、その電流モニタ手段の検出信号に基づ
いて、降下中の半導体装置のバンプと実装基板の電極と
の間のギャップの不均一さを検出し、そのギャップが均
一になるようにボンディングヘッド又はベースの傾きを
調整する調整機構とを備えている。
【０００７】
【実施例】図１は第一の実施例を表わし、降下中の半導
体装置のバンプと実装基板の電極との間のギャップの不
均一さを光ビームを用いて検出するようにしたものであ
る。（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）は光ビームの方向に示
すためのボンディングヘッドの底面側から見た半導体装
置のバンプ形成面の底面図である。
体装置のバンプと実装基板の電極との間のギャップの不
均一さを光ビームを用いて検出するようにしたものであ
る。（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）は光ビームの方向に示
すためのボンディングヘッドの底面側から見た半導体装
置のバンプ形成面の底面図である。
【０００８】半導体素子が形成され、接続用のバンプ４
が設けられた半導体チップ２は、その裏面側がボンディ
ングヘッド６に吸着され、水平状態に保持される。ボン
ディングヘッド６の下方には、表面が水平面となるよう
に固定されたベース８が設けられており、ベース８上に
はプリント配線基板やＣＳＰ（Chip Size Package）等
の実装基板１０が載置される。実装基板１０上には半導
体チップ２のバンプ４と接続するために配線パターンや
電極１２が形成されている。
が設けられた半導体チップ２は、その裏面側がボンディ
ングヘッド６に吸着され、水平状態に保持される。ボン
ディングヘッド６の下方には、表面が水平面となるよう
に固定されたベース８が設けられており、ベース８上に
はプリント配線基板やＣＳＰ（Chip Size Package）等
の実装基板１０が載置される。実装基板１０上には半導
体チップ２のバンプ４と接続するために配線パターンや
電極１２が形成されている。
【０００９】バンプ４はハンダや金で形成されており、
電極１２は金電極上にハンダメッキされたものやハンダ
バンプなどである。チップ２は水平状態を保ったままで
ボンディングヘッド６により下降させられ、そのバンプ
４が基板１０の電極１２と熱圧着により接続される。
電極１２は金電極上にハンダメッキされたものやハンダ
バンプなどである。チップ２は水平状態を保ったままで
ボンディングヘッド６により下降させられ、そのバンプ
４が基板１０の電極１２と熱圧着により接続される。
【００１０】バンプ４と電極１２との間のギャップを検
知するために、ボンディングヘッド６とベース８の間
で、ベース８上に載置された実装基板１０の表面に沿っ
て複数の方向に帯状の光ビーム１８を発生する光ビーム
発生手段１４と、光ビーム発生手段１４から発生した透
過光を受光する受光ユニット１６が設けられている。光
ビーム発生手段１４と受光ユニット１６の組は、複数
組、例えば４組設けられており、それらの光ビーム１８
が同一水平面内にあるように配置されている。チップ２
が降下してくると光ビーム１８がバンプ４で遮蔽され、
受光ユニット１６に入射する光量が減少してくる。光ビ
ーム発生手段１４の光源としては、水銀灯、ハロゲンラ
ンプなど、光量の大きいものが好ましい。
知するために、ボンディングヘッド６とベース８の間
で、ベース８上に載置された実装基板１０の表面に沿っ
て複数の方向に帯状の光ビーム１８を発生する光ビーム
発生手段１４と、光ビーム発生手段１４から発生した透
過光を受光する受光ユニット１６が設けられている。光
ビーム発生手段１４と受光ユニット１６の組は、複数
組、例えば４組設けられており、それらの光ビーム１８
が同一水平面内にあるように配置されている。チップ２
が降下してくると光ビーム１８がバンプ４で遮蔽され、
受光ユニット１６に入射する光量が減少してくる。光ビ
ーム発生手段１４の光源としては、水銀灯、ハロゲンラ
ンプなど、光量の大きいものが好ましい。
【００１１】光ビーム発生手段１４から発生して受光ユ
ニット１６で受光される光ビーム１８は、図１（Ｂ）に
示されるようにチップ２の表面の周囲に沿って配列され
たバンプ４のうちの四隅のバンプにより遮蔽されるよう
に、光ビーム発生手段１４と受光ユニット１６の各組の
方向が定められている。
ニット１６で受光される光ビーム１８は、図１（Ｂ）に
示されるようにチップ２の表面の周囲に沿って配列され
たバンプ４のうちの四隅のバンプにより遮蔽されるよう
に、光ビーム発生手段１４と受光ユニット１６の各組の
方向が定められている。
【００１２】さらに、図示はされていないが、その受光
ユニット１６の検出信号に基づいて、降下中の半導体チ
ップ２のバンプ４とそれと接続される実装基板の電極１
２との間のギャップの不均一さを検出し、そのギャップ
が均一になるようにボンディングヘッド６又はベース８
の傾きを調整する調整機構が設けられている。
ユニット１６の検出信号に基づいて、降下中の半導体チ
ップ２のバンプ４とそれと接続される実装基板の電極１
２との間のギャップの不均一さを検出し、そのギャップ
が均一になるようにボンディングヘッド６又はベース８
の傾きを調整する調整機構が設けられている。
【００１３】この実施例では、チップ２がボンディング
ヘッド６に吸着され保持されて下降してきたとき、バン
プ４と電極１２との間のギャップが均一であれば、各受
光ユニット１６に入射する光ビームの強度は同じ割合で
減少していき、同時に遮断される。
ヘッド６に吸着され保持されて下降してきたとき、バン
プ４と電極１２との間のギャップが均一であれば、各受
光ユニット１６に入射する光ビームの強度は同じ割合で
減少していき、同時に遮断される。
【００１４】一方、半導体チップ２が傾いていたり、バ
ンプ４の大きさにバラツキがあったりすることによっ
て、ボンディングヘッド６で下降させられてきた半導体
チップ２のバンプ４と電極１２との間のギャップが均一
でない場合には、各受光ユニット１６に入射する光ビー
ムの強度の減少の割合が等しくならず、遮断される時刻
がずれたものとなる。調整機構は各受光ユニット１６に
入射する光ビームの強度が同じ割合で減少していき、同
時に遮断されるようになるようにボンディングヘッド６
又はベース８の傾きを調整する。
ンプ４の大きさにバラツキがあったりすることによっ
て、ボンディングヘッド６で下降させられてきた半導体
チップ２のバンプ４と電極１２との間のギャップが均一
でない場合には、各受光ユニット１６に入射する光ビー
ムの強度の減少の割合が等しくならず、遮断される時刻
がずれたものとなる。調整機構は各受光ユニット１６に
入射する光ビームの強度が同じ割合で減少していき、同
時に遮断されるようになるようにボンディングヘッド６
又はベース８の傾きを調整する。
【００１５】図１の実施例では、受光ユニット１６はバ
ンプ４と電極１２との間のギャップを透過してきた光ビ
ーム１８を受光するように配置されているが、受光ユニ
ット１６をバンプ４に対して同じ側に配置して、光ビー
ム１８のバンプ４による反射光を受光するようにしても
よい。
ンプ４と電極１２との間のギャップを透過してきた光ビ
ーム１８を受光するように配置されているが、受光ユニ
ット１６をバンプ４に対して同じ側に配置して、光ビー
ム１８のバンプ４による反射光を受光するようにしても
よい。
【００１６】図２は第２の実施例を表わしたものであ
る。（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）はこの実施例で用いら
れるＣＳＰを示す断面図である。半導体チップ２の四隅
のバンプ４は、その抵抗値が”１”，”２”，”
４”，”８”というような異なった大きさを持つように
形成されており、それらの４つのバンプ４がチップ２を
通してボンディングヘッド６へ導通している。基板１０
ａはＣＳＰであり、図２（Ｂ）に示されるように、チッ
プ搭載面にはバンプ４と接続される電極１２が形成され
ている。電極１２は金電極やハンダバンプである。基板
１０ａの裏面側はプリント配線基板に接続される面であ
り、その面には金ランド２０が形成されており、チップ
搭載面の電極１２とプリント配線基板側の面の金ランド
２０とは基板１０ａのスルーホール２１内の導体を介し
て接続されている。基板１０ａのランド２０が設けられ
ている側をベース８上に載置することにより、電極１２
とベース８が導通する。ボンディングヘッド６とベース
８の間に電源２２と電流計２４を接続することにより、
ボンディングヘッド６とベース８の間の通電量を測定す
る。
る。（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）はこの実施例で用いら
れるＣＳＰを示す断面図である。半導体チップ２の四隅
のバンプ４は、その抵抗値が”１”，”２”，”
４”，”８”というような異なった大きさを持つように
形成されており、それらの４つのバンプ４がチップ２を
通してボンディングヘッド６へ導通している。基板１０
ａはＣＳＰであり、図２（Ｂ）に示されるように、チッ
プ搭載面にはバンプ４と接続される電極１２が形成され
ている。電極１２は金電極やハンダバンプである。基板
１０ａの裏面側はプリント配線基板に接続される面であ
り、その面には金ランド２０が形成されており、チップ
搭載面の電極１２とプリント配線基板側の面の金ランド
２０とは基板１０ａのスルーホール２１内の導体を介し
て接続されている。基板１０ａのランド２０が設けられ
ている側をベース８上に載置することにより、電極１２
とベース８が導通する。ボンディングヘッド６とベース
８の間に電源２２と電流計２４を接続することにより、
ボンディングヘッド６とベース８の間の通電量を測定す
る。
【００１７】図２の実施例ではボンディングヘッド６に
より半導体チップ２を下降させてきてバンプ４を基板１
０ａの電極１２に接触させたとき、四隅のバンプ４が同
時に電極１２に到達した状態で通電量が最大となる。一
方、半導体チップ２と基板１０ａとの平行度が悪かった
り、バンプ４の高さにバラツキがあった場合には、四隅
のバンプ４のうち電極１２と接触しているものと接触し
ていないものとが存在することになり、電流値が少なく
なる。
より半導体チップ２を下降させてきてバンプ４を基板１
０ａの電極１２に接触させたとき、四隅のバンプ４が同
時に電極１２に到達した状態で通電量が最大となる。一
方、半導体チップ２と基板１０ａとの平行度が悪かった
り、バンプ４の高さにバラツキがあった場合には、四隅
のバンプ４のうち電極１２と接触しているものと接触し
ていないものとが存在することになり、電流値が少なく
なる。
【００１８】バンプ４の抵抗値が異なるようにコード化
されていることにより、測定された電流値からどのバン
プが接触し、どのバンプが接触していないかを検知する
ことができる。その結果に基づいて、調整機構は半導体
チップ２を下降させてきてバンプ４を基板１０ａの電極
１２に接触させたときに所定の最大通電量がえられるよ
うに、ボンディングヘッド６又はベース８の傾きを調整
する。
されていることにより、測定された電流値からどのバン
プが接触し、どのバンプが接触していないかを検知する
ことができる。その結果に基づいて、調整機構は半導体
チップ２を下降させてきてバンプ４を基板１０ａの電極
１２に接触させたときに所定の最大通電量がえられるよ
うに、ボンディングヘッド６又はベース８の傾きを調整
する。
【００１９】図３は調整機構による調製の仕方を示した
ものである。（Ａ）のように、バンプ４と実装基板の電
極１２との間のギャップが均一でない場合、（Ｂ）のよ
うにベース８の傾きを調製してもよく、（Ｃ）のように
ボンディングヘッド６の傾きを調製してもよいことを表
わしている。
ものである。（Ａ）のように、バンプ４と実装基板の電
極１２との間のギャップが均一でない場合、（Ｂ）のよ
うにベース８の傾きを調製してもよく、（Ｃ）のように
ボンディングヘッド６の傾きを調製してもよいことを表
わしている。
【００２０】
【発明の効果】本発明では、光学的又は電気的に、降下
中の半導体装置のバンプと実装基板の電極との間のギャ
ップの不均一さを検出し、そのギャップが均一になるよ
うにボンディングヘッド又はベースの傾きを調整するよ
うにしたので、接続バンプ自体の高さによってボンディ
ングヘッドとベースとの間の平行出しや面出しを行なえ
るようになり、接続点単位で接続の信頼性を向上させる
ことができる。
中の半導体装置のバンプと実装基板の電極との間のギャ
ップの不均一さを検出し、そのギャップが均一になるよ
うにボンディングヘッド又はベースの傾きを調整するよ
うにしたので、接続バンプ自体の高さによってボンディ
ングヘッドとベースとの間の平行出しや面出しを行なえ
るようになり、接続点単位で接続の信頼性を向上させる
ことができる。
【図１】第一の実施例を示す図であり、（Ａ）は概略正
面図、（Ｂ）は光ビームの方向に示すためのボンディン
グヘッドの底面側から見た半導体装置のバンプ形成面の
底面図である。
面図、（Ｂ）は光ビームの方向に示すためのボンディン
グヘッドの底面側から見た半導体装置のバンプ形成面の
底面図である。
【図２】第２の実施例を示す図であり、（Ａ）は概略正
面図、（Ｂ）はそこで用いられるＣＳＰを示す断面図で
ある。
面図、（Ｂ）はそこで用いられるＣＳＰを示す断面図で
ある。
【図３】調整機構による調製の仕方を示す正面図であ
り、（Ａ）はバンプ４と実装基板の電極１２との間のギ
ャップが均一でない状態、（Ｂ）はベース８の傾きを調
製した場合、（Ｃ）はボンディングヘッド６の傾きを調
製した場合である。
り、（Ａ）はバンプ４と実装基板の電極１２との間のギ
ャップが均一でない状態、（Ｂ）はベース８の傾きを調
製した場合、（Ｃ）はボンディングヘッド６の傾きを調
製した場合である。
２ 半導体チップ ４ バンプ ６ ボンディングヘッド ８ ベース １０ 実装基板 １０ａ ＣＳＰ １２ 電極 １４ 光ビーム発生手段 １６ 受光ユニット １８ 光ビーム ２０ 金ランド
Claims (2)
- 【請求項１】 表面側にボンディング用のバンプが形成
された半導体装置をボンディングヘッドによりバンプが
形成された面を下側にして水平方向に保持しつつ降下さ
せ、ベース上に載置された実装基板上に押し当てて半導
体装置のバンプと実装基板の電極とを接続させるボンデ
ィング装置において、 ボンディングヘッドとベースの間で、ベース上に載置さ
れた実装基板表面に沿って複数の方向に帯状の光ビーム
を発生する光ビーム発生手段と、 それぞれの光ビーム発生手段から発生した光の透過光又
は反射光を受光する受光手段と、 その受光手段の検出信号に基づいて、降下中の半導体装
置のバンプと実装基板の電極との間のギャップの不均一
さを検出し、そのギャップが均一になるように前記ボン
ディングヘッド又はベースの傾きを調整する調整機構と
を備えたことを特徴とするボンディング装置。 - 【請求項２】 表面側にボンディング用のバンプが形成
された半導体チップをボンディングヘッドによりバンプ
が形成された面を下側にして水平方向に保持しつつ降下
させ、ベース上に載置されたＣＳＰ実装基板上に押し当
てて半導体チップのバンプとＣＳＰ実装基板の電極とを
接続させるボンディング装置において、 前記ボンディングヘッドとベース間に所定の電圧を印加
し電流値を測定する電流モニタ手段と、 その電流モニタ手段の検出信号に基づいて、降下中の半
導体装置のバンプと実装基板の電極との間のギャップの
不均一さを検出し、そのギャップが均一になるように前
記ボンディングヘッド又はベースの傾きを調整する調整
機構とを備えたことを特徴とするボンディング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06918197A JP3604252B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 半導体装置のボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06918197A JP3604252B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 半導体装置のボンディング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247668A true JPH10247668A (ja) | 1998-09-14 |
| JP3604252B2 JP3604252B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=13395306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06918197A Expired - Fee Related JP3604252B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 半導体装置のボンディング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3604252B2 (ja) |
-
1997
- 1997-03-05 JP JP06918197A patent/JP3604252B2/ja not_active Expired - Fee Related
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